Введение к работе
Актуаль ность. Подъем отечественного авиадвигате-лестроения на качественно новый уровень на базе использования достижений научно-технического прогресса, обеспечение надежности и безопасности при эксплуатации двигателей, экономия энергии и материалов являются важными государственными задачами.
В авиационных двигателях наиболее ответственными являются те объекты , которые подвергаются тепловому воздействию и вибрационным нагрузкам. К ним относятся рабочие лопатки турбины и компрессора, колеса центробежных машин, подшипники роторов. Ресурс этих деталей и узлов на машине должен быть гарантирован, так как от их технического состояния в процессе эксплуатации зависит безопасность полетов, а также экономичность, связанная с ремонтом. В этих условиях важное значение приобретают разработка и совершенствование методов и средств технической диагностики деталей и узлов турбомашин.
В настоящее время имеется большое количество различных систем диагностирования: ультразвуковые, токовихревые,' радиография, виброакустическая диагностика и др. Однако для решения таких проблем, как объективный вибрационный анализ деталей и узлов турбомашин, необходима разработка новых более эффективных способов диагностики.
Анализ существующих достижений показывает, что наиболее универсальными экспериментальными методами для исследования объектов, находящихся под воздействием вибраций, являются интерференционно-"олографические. Они обладают такими существенными преимуществами, <ак бесконтактность, высокая чувствительность, способность исследо-зания объектов сложной геометрической формы. Возможность визуализа-даи поверхности вибрирующего объекта позволяет анализировать и ірогнозировать его техническое состояние. Поэтому разработка интерференционно- голографических способов для диагностики деталей турбомашин является актуальной задачей, решение которой значительно рас-иирит возможности по сравнению с существующими в настоящее время методами.
Цель работы- разработка способов и средств .техни-іеской диагностики деталей и узлов турбомашин на базе интерференционно- голографических методов, позволяющих существенно сократить ;роки доводки авиационных двигателей, повысить надежность деталей и гзлов турбомашин.
Методы исследования основаны на теории го-
лографической интерферометрии с использованием элементов теории механических колебаний , теории'упругости и прочности. Расчетные исследования проводились методом конечных элементов с использованием ЭВМ.
Научная новизна работы.
-
Разработан и создан универсальный экспериментальный комплекс голографическои интерферометрии на базе лазеров непрерывного і импульсного излучений для исследования вибрационных характерне деталей и узлов турбомашин.
-
С помощью комплекса получены вибрационные характеристики лопаток 5 и 7 ступеней компрессора, произведена отстройка от резонанса по собственным частотам и картинам форм колебаний , позволившая избежатв дефекты, связанные с отрывом уголков кромок лопаток.
-
Проведен-сопоставительный анализ форм колебаний и собственных частот лопатки рабочего колеса малоразмерной центростремительной турбины методами конечных элементов и голографическои интерферометрии, позволивший упростить расчетную модель колеса.
-
С помощью метода голографическои интерферометрии выявлены причины разрушения деталей турбомашин.
-
Проведено исследование вибрационных характеристик авиационных радиально-упорных шариковых подшипников в области частот 200 -1300 Гц, найдены собственные частоты по сложным формам совместных колебаний элементов подшипников. На резонансных частотах, впервые п< лучены голографические интерферограммы колебаний подшипников.
-
Получены голографические интерферограммы колебаний лопатки турбины 1 ступени в диапазоне частот 9000 -36000 Гц. Выявлено, что перегрев вызывает изменение демпфирующих свойств материала,а также в диапазоне частот свыше 25 кГц - изменение картины форм колебаний
-
Разработаны лазерно-акустический стенд и методика неразру-шающего контроля захлопнутых трещин в литых лопатках ГТД.
Достоверность результатов работы подтверждена данными апробации разработанных рекомендаций в производственных условиях соответствием полученных результатов с теоретическими и эксплуатационными данными.
Практическая ценность состоит в том, что использование результатов работы позволяет сократить сроки доводки авиационных двигателей, проводить диагностику разрушения натурных конструкций, осуществлять неразрушающий контроль деталей турбомашин.
Реализация . Результаты работы были использованы на Казанском моторостроительном производственном объединении, АО НИИ Турбомпрессор, учебном процессе на кафедре турбомашин КГТУ им. А. Н. Туполева.
Апробация . Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно - техническом совете НИИтурбокомпрессор в 1991 г., Всероссийских научно - технических семинарах Казанского ВВКИУ РВ имени М.Н. Чистякова в 1993 -1994 г .г., научно - технических конференциях КГТУ им. А.Н. Туполева в 1994 г., Международной научно - технической конференции в Набережных Челнах в 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ: 1 статья, 6 тезисов докладов. .
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка, включающего 105 наименований, приложения, и содержит 145 страниц машинописного текста, включая 14 таблиц и 61 рисунка.
